配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案的技術(shù)比較

胡 坤

（珠海電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 珠海 519000）

配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案的技術(shù)比較

胡 坤

（珠海電力設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 珠海 519000）

選擇合理的無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)和方案，對(duì)保證配電系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、增加輸電系統(tǒng)利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對(duì)無功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)地分析，對(duì)各種配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方案進(jìn)行了對(duì)比。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；電壓穩(wěn)定性；成本

無功補(bǔ)償對(duì)提高配電網(wǎng)的安全性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、降低用電企業(yè)成本具有重要的意義，因此，無功補(bǔ)償?shù)姆桨冈O(shè)計(jì)是電力公司和電力用戶關(guān)注的共同問題。選擇合理的無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)和方案，對(duì)保證配電系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、增加輸電系統(tǒng)利用率，降低電企成本具有十分重要的意義。這里我們對(duì)無功補(bǔ)償?shù)膸追N常用方案進(jìn)行了重點(diǎn)比較和分析，對(duì)不同方案的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)地研究，并提出了電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的相關(guān)問題。

一、無功補(bǔ)償技術(shù)

（一）無功功率

無功功率是電力系統(tǒng)中必不可少的重要部分，是電力和負(fù)荷間能力交換的反映，其大小也反映出電力和負(fù)荷間的能源交換幅度。無功功率不是沒有功率，它是指能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換、輸送和轉(zhuǎn)換的前提。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，無功功率分為兩個(gè)主要的部分：一個(gè)是由電流非正弦畸變?cè)斐傻母鞔沃C波無功功率，包括同頻率諧波電流電壓之間產(chǎn)生的無功功率與不同頻率諧波電流電壓間產(chǎn)生的無功功率；另一個(gè)是基波電壓與電流相位差造成的基波無功功率，這是由阻感負(fù)載等原因引起的，相對(duì)穩(wěn)定且容量較大。

（二）無功功率對(duì)電力系統(tǒng)的影響

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，任何不平衡的無功功率現(xiàn)象都會(huì)造成電壓發(fā)生一定的波動(dòng)，甚至損壞用電設(shè)備。無功功率對(duì)電力系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.提高了變壓器和線路的電壓降：對(duì)于經(jīng)常性的沖擊性無功負(fù)載用電，如電弧爐用電、軋鋼機(jī)用電等設(shè)備，在使用過程中會(huì)頻繁產(chǎn)生無功沖擊現(xiàn)象，造成電壓的劇烈波動(dòng)，最終導(dǎo)致電能使用質(zhì)量的急劇下降；

2.使設(shè)備容量顯著增加：提高了無功功率會(huì)增大電網(wǎng)的電流，并進(jìn)而提高發(fā)電機(jī)、變壓器等設(shè)備的容量；

3.減少功率因數(shù)：提高了無功功率會(huì)顯著降低功率因數(shù)，并進(jìn)而降低設(shè)備容量的有效利用率；

4.提高了線路和設(shè)備的綜合損耗：提高無功功率會(huì)造成電網(wǎng)電流的增大，使得電力線路和設(shè)備損耗急劇增加。

電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償對(duì)維持電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和穩(wěn)定發(fā)展都具有重要的作用，對(duì)供電負(fù)荷和系統(tǒng)運(yùn)行十分重要。最近幾年來，無功補(bǔ)償?shù)玫搅烁鲊芯咳藛T的廣泛關(guān)注，并得到了快速的發(fā)展。下面，我們針對(duì)無功補(bǔ)償?shù)膸追N方案進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比分析。

二、無功補(bǔ)償方案比較

（一）隨機(jī)補(bǔ)償方案

對(duì)于低電壓電網(wǎng)無功消耗中，電力變壓器占總量的約30%，而低壓設(shè)備占約65%。所以，低壓設(shè)備無功補(bǔ)償是十分重要的。對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)，可以采用就地補(bǔ)償方式，這種方式也叫做隨機(jī)補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)木€損率較低，對(duì)改善電壓質(zhì)量，降低電壓的損失十分重要，除此之外，隨機(jī)補(bǔ)償能夠有效釋放系統(tǒng)的能量，對(duì)提高系統(tǒng)的供電能力十分重要。但是，隨機(jī)補(bǔ)償投資較大，而且對(duì)補(bǔ)償容量的確定和應(yīng)用都比較復(fù)雜。因此，要加強(qiáng)對(duì)隨機(jī)補(bǔ)償方式的研究，努力研究造價(jià)低、免維護(hù)、易安裝的新型補(bǔ)償設(shè)備。

（二）低壓補(bǔ)償方案

低壓補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用非常普遍，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能降損效果很好、功率因數(shù)較高。但是，由于變壓器數(shù)量較多、安裝的地點(diǎn)也比較分散，導(dǎo)致補(bǔ)償工程投資比較大，維護(hù)的工作量也比較大。因此，在未來的發(fā)展過程中，研究人員要從降低裝置成本、提高裝置可靠性方面進(jìn)行研究；另外，配電電網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷承載情況比較復(fù)雜，系統(tǒng)存在三相失衡、諧波失衡的情況，為了防止過補(bǔ)償?shù)膯栴}，需要在施工過程中進(jìn)行詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。

（三）集中補(bǔ)償方案

集中補(bǔ)償方案需要同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器等設(shè)備，其主要目的保持輸電網(wǎng)無功功率的平衡，改善功率因數(shù)，并提高變電所的電壓，從而有效地補(bǔ)償變壓器與輸電線路的損耗。這種方案方便維護(hù)、容易管理，但是這種方式對(duì)于低壓配電網(wǎng)的降損效果不是很好。為了有效地實(shí)現(xiàn)電壓和無功的綜合控制，我們常常使用并聯(lián)電容器組協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。大量應(yīng)用表明，過于頻繁的投切會(huì)對(duì)電容器的開關(guān)與分接頭壽命產(chǎn)生影響，提高系統(tǒng)維護(hù)和運(yùn)行的工作量。在實(shí)際應(yīng)用中，電子開關(guān)的控制成本較高、自身的功率損耗也比較大，所以變電站的高壓電壓和無功控制技術(shù)還需要進(jìn)行進(jìn)一步地研究與改善。另外，由于變電站進(jìn)行無功補(bǔ)償會(huì)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，保持變電所電壓的穩(wěn)定，因此能夠按照負(fù)荷增長率與變電站無功補(bǔ)償容量進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（四）固定補(bǔ)償方案

現(xiàn)在存在一部分公用的變壓器未安裝對(duì)低壓進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置，從而出現(xiàn)很大的無功缺額，因此需要發(fā)電廠和變電站承擔(dān)這項(xiàng)工作。大量無功傳輸會(huì)提高配電網(wǎng)的網(wǎng)損率，所以在這種情況下需要考慮對(duì)配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償。對(duì)線路進(jìn)行補(bǔ)償需要通過安裝電容器來進(jìn)行無功補(bǔ)償。因?yàn)榫€路補(bǔ)償與變電站離得較遠(yuǎn)，所以會(huì)增加系統(tǒng)配置的難度、提高系統(tǒng)的控制成本、增加維護(hù)電網(wǎng)的工作量。固定補(bǔ)償方案主要是想變壓器和電網(wǎng)線路提供必要的無功補(bǔ)償，工程施工的關(guān)鍵問題是根據(jù)系統(tǒng)的補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)進(jìn)行。同時(shí)，固定補(bǔ)償具有回收周期快、方便維護(hù)和管理、投資額較小的優(yōu)點(diǎn)。所以，這種方式非常適合在負(fù)荷較重、功率因數(shù)較低的較長線路的功率補(bǔ)償工程商。但是由于這種方式的適用能力較差，在重載的情況下經(jīng)常出現(xiàn)缺乏補(bǔ)償度的問題。所以，固定補(bǔ)償方案也是未來需要重點(diǎn)研究的重要課題。

結(jié)論

對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償對(duì)提高配電網(wǎng)的安全性、提高電網(wǎng)質(zhì)量、降低用電企業(yè)成本具有重要的意義，是一項(xiàng)具有建設(shè)性的措施。本文通過對(duì)配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)膸追N方案進(jìn)行了對(duì)比和分析，結(jié)果表明，無功補(bǔ)償?shù)碾妷弘m然很低、容量較小，但是仍然存在很多問題需要進(jìn)行思考和分析，因此，在實(shí)際的工程建設(shè)中，要提高重視程度，提高配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量。

［1］韓新華，趙琰，鄧瑋.電力系統(tǒng)無功優(yōu)化模型與算法的研究［J］.東北電力技術(shù)，2010（4）：17-21.

［2］劉明波，陳學(xué)軍.電力系統(tǒng)無功優(yōu)化的改進(jìn)內(nèi)點(diǎn)算法［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1998，22（5）：33～36.

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